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Andrew H. Thalheimer, ing., Indra K. Kalinovich, Ph. D, EIT, C. Chem Dillon Consulting ltée.
Queue perfluorocarbonée Interactions hydrophobes
Tête et groupe fonctionnel Interactions
électrostatiques
Divers types et structures de PFA
= substances poly et perfluoroalkyliques (PFA)
PFOS Isomère linéaire
• Lutte contre les incendies • Composantes industrielles en aviation et en aérospatiale • Installations d’usinage des métaux • Lubrifiants hydrauliques • Biocides • Produits de construction • Produits de consommation
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• Beaucoup de PFA sont hautement persistants dans l’environnement
• Les PFA dont la queue perfluorocarbonée est plus longue ont plus tendance à s’accumuler dans les tissus vivants
• Les PFA dont la chaîne est plus courte sont plus susceptibles de se trouver en phase aqueuse; ceux à chaîne longue sont plus susceptibles de s’adsorber à une matrice solide et ils sont capables de déplacer des molécules plus courtes préalablement adsorbées au sol
• Les composés sulfonatés se fixent davantage au sol par rapport aux composés carboxylés
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• Les précurseurs se dégradent en composés intermédiaires (comme le SPFO et le APFO) dans l’environnement
• La dégradation est associée à des liens moléculaires
faibles • Parmi les précurseurs, on retrouve les composés
fluorotélomériques et les PFA à longue chaîne avec des groupes fonctionnels supplémentaires ou différents
• La plupart des préparations de mousse AFFF contiennent des précurseurs
APFO SPFO (forme acide)
Concentrations observées dans le substrat rocheux (fracturé)
Concentrations accrues en surface (risque de danger pour la santé humaine et
de lixiviation)
Concentrations accrues en grande profondeur (révèle un accès aux eaux
souterraines)
Source continue (p. ex. un bassin sans revêtement)
Présence de co-contaminants aux hydrocarbures
Importante fluctuation de la nappe phréatique (vaste zone de souillure)
Grande circulation d’eau souterraine
Grande infiltration
Grandeur particulaire importante (dans le cas de fortes concentrations :
lixiviation)
Grandeur particulaire faible (sorption accrue par le limon – libération diffuse)ǂ
Grandeur particulaire faible (sorption accrue par l’argile)ǂ
Valeur de fco élevée (sorption accrue)ǂ
Réactivité particulaire (charge négative, sorption accrue par les surfaces des
minéraux)ǂ
Salinité accrue (augmente la sorption et diminue la solubilité du SPFO)ǂ
Valeur du pH accrue (diminue la sorption et augmente la solubilité du SPFO)ǂ
Aug
men
tatio
n de
la m
obili
té d
es
PFA
Zhao et coll., 2014. Chemosphere, 114:51-8 Ferrey et coll., 2012. Ground Water Monitoring & Remediation, 32 (4):63–71 Higgins et Luthy, 2006. Environmental Science & Technology, 40 (23):7251-7256
Pratiques exemplaires pour la gestion des PFA associés à la mousse AFFF
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• Les composés entièrement fluorés peuvent se bioaccumuler et se bioamplifier dans les tissus des espèces sauvages
• Les composés entièrement fluorés sont absorbés sans difficulté après l’exposition orale, et ils s’accumulent principalement dans le sérum, les reins et le foie
• Les études toxicologiques sur les animaux ont permis de démontrer de possibles effets systémiques ainsi que sur le développement et la reproduction
Endroit Récepteurs potentiels Estimation
préliminaire du risque
Terre
Récepteurs humains Récepteurs écologiques terrestres Récepteurs écologiques aquatiques
Modéré Modéré Modéré
Eau souterraine
Récepteurs humains Récepteurs écologiques terrestres Récepteurs écologiques aquatiques
Modéré à élevé Faible Modéré
Eau de surface
Récepteurs humains Récepteurs écologiques terrestres Récepteurs écologiques aquatiques
Modéré à élevé Faible Modéré à élevé
L’environnement réglementaire qui encadre les PFA évolue en s’adaptant aux nouvelles études et données relatives à la santé humaine et aux impacts écotoxicologiques
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Politiques
Risque
Données analytiques
Entre 2000 et 2015, des pays, dont les É.-U., le Canada, le R.-U., l’Australie, la Norvège, les Pays-Bas, l’Allemagne et la Suède, ont instauré des règlements et des lignes directrices afin de retirer et de limiter l’utilisation du SPFO, du APFO et de leurs précurseurs
Lignes directrices intérimaires et mises à jour portant sur la qualité environnementale et destinées aux propriétaires de sites fédéraux contaminés et leurs intervenants, publiées en octobre 2015 (SPFO)
Combattre le feu par l’application de mousse (Sontake et Wagh, 2014)
AFFF
• Les préparations de mousse AFFF contiennent des agents de surface fluorés qui servent à éteindre les incendies alimentés par des hydrocarbures
• Les mousses extinctrices comme le type AFFF, le type à formation de film flottant résistant à l’alcool (AFFF-RA), la mousse de fluoroprotéine (FP) et le type fluoroprotéine à formation de film (FPFF) sont employés pour éteindre les incendies aux hydrocarbures et d’autres liquides inflammables
• Les précurseurs composent entre 41 et 100 % de la concentration totale de PFA dans les préparations archivées de mousse AFFF (en terme molaire) (Houtz et coll., 2013)
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= (mousse) à formation de film flottant
SPFO
0%
20%
40%
60%
80%
100% PFUnA
PFPeA
PFOS
PFOSA
PFNA
PFOA
PFHxA
PFHxS
PFHpA
PFDoA
PFDA
Perfluorobutanoic acid
Les mousses AFFF sans SPFO peuvent quand
même contenir d’autres types de PFA
Con
cent
ratio
ns e
n po
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es
Est-ce que de la mousse AFFF a été employée sur votre site entre 1960 et 2010?
Un pompier marche dans une mer de bulles après que des litres de mousse extinctrice aient été déversés accidentellement dans un hangar en bordure de l’aéroport de Long Beach, en Californie. Photo : AP
Approvisionnement
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Rejet dans l'environnement
Usage ou essai Stockage
Formation Élimination Rejet dans l’environnement
Pratiques exemplaires pour la gestion des PFA associés à la mousse AFFF
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• Les lignes directrices et la réglementation ont été mises à jour depuis l’évaluation ou l’assainissement
• Certains PFA sont récalcitrants et peuvent s’accumuler dans les tissus et poser un risque pour la santé humaine et/ou écologique
• Par rapport aux autres co-contaminants, la mobilité des PFA peut varier
• Les techniques d’assainissement habituelles (comme celles employées pour les hydrocarbures pétroliers) sont inefficaces contre les PFA
Concentrations observées dans le substrat rocheux (fracturé)
Concentrations accrues en surface (risque de danger pour la santé et de
lixiviation)
Concentrations accrues en grande profondeur (révèle un accès aux eaux
souterraines)
Source continue (p. ex. un bassin sans revêtement)
Présence de co-contaminants d’HCP
Importante fluctuation de la nappe phréatique (vaste zone de souillure)
Grande circulation d’eau souterraine
Grande infiltration
Grandeur particulaire importante (dans le cas de fortes concentrations :
lixiviation)
Grandeur particulaire faible (sorption accrue par le limon – libération diffuse)ǂ
Grandeur particulaire faible (sorption accrue par l’argile – libération diffuse)ǂ
Valeur de fco élevée (sorption accrue)ǂ
Réactivité particulaire (charge négative, sorption accrue par les surfaces des
minéraux)ǂ
Salinité accrue (augmente la sorption et diminue la solubilité du PFOS)ǂ
Valeur du pH accrue (diminue la sorption et augmente la solubilité du PFOS)ǂ
Concentrations observées dans le substrat rocheux (fracturé)
Concentrations accrues en surface (risque de danger pour la santé et de
lixiviation)
Concentrations accrues en grande profondeur (révèle un accès aux eaux
souterraines)
Source continue (p. ex. un bassin sans revêtement)
Présence de co-contaminants aux hydrocarbures
Importante fluctuation de la nappe phréatique (vaste zone de souillure)
Grande circulation d’eau souterraine
Grande infiltration
Grandeur particulaire importante (dans le cas de fortes concentrations :
lixiviation)
Grandeur particulaire faible (sorption accrue par le limon – libération diffuse)ǂ
Grandeur particulaire faible (sorption accrue par l’argile)ǂ
Valeur de fco élevée (sorption accrue)ǂ
Réactivité particulaire (charge négative, sorption accrue par les surfaces des
minéraux)ǂ
Salinité accrue (augmente la sorption et diminue la solubilité du PFOS)ǂ
Valeur du pH accrue (diminue la sorption et augmente la solubilité du PFOS)ǂ
Aug
men
tatio
n de
la m
obili
té d
es
PFA
Zhao et coll., 2014. Chemosphere, 114:51-8 Ferrey et coll., 2012. Ground Water Monitoring & Remediation, 32(4):63–71 Higgins et Luthy, 2006. Environmental Science & Technology, 40 (23):7251-7256
• Les mécanismes de répartition et du transport des PFA sont complexes – Dépendent de la géochimie du
sol et des eaux souterraines – Recherche d’emplacement de
sorption, de particules et d’interfaces colloïdes • Les HCP peuvent faciliter le
transport des PFA dans l’eau souterraine en profondeur et sur de longues distances
• Les HCP peuvent aussi augmenter la sorption au sol, car ils offrent une nouvelle surface où se coller
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• La collecte de données adéquate est primordiale : il faut mettre en œuvre des méthodes d’échantillonnage spécialisées et reconnues pour prélever des échantillons représentatifs
• Une solide analyse en laboratoire est cruciale : il faut faire appel à des laboratoires qui ont une capacité éprouvée de mener l’analyse des PFA et qui disposent des attestations adéquates. Il est important de comprendre la chimie des PFA et de savoir ce qui doit être analysé
• Développer un modèle conceptuel de site adéquat: les mécanismes (synergétiques) environnementaux de la répartition dans l’environnement et du transport demeurent relativement imprécis, tant dans le cas des composés de base que dans le cas des produits transformés
• Il faut comprendre qu’il n’y a pas de solution facile lorsqu’il s’agit d’assainissement : les méthodes d’assainissement éprouvées se limitent à la sorption (CAG, résine, surfaces minérales), l’immobilisation et le traitement avec de l’eau (osmose inversée)
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Pratiques exemplaires pour la gestion des PFA associés à la mousse AFFF
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• Élaboration en cours dans le cadre de recherches réalisées actuellement dans le secteur aéroportuaire nord-américain
• Objectif : identifier les secteurs de préoccupation, les évaluer et les prioriser
• Contraintes : tout dépend des connaissances actuelles • Facteurs à prendre en considération : récepteurs
potentiels, voies d’exposition et caractéristiques du site en rapport avec la répartition dans l’environnement et le transport des PFA et caractérisation de leur source
• Résultats : identification des problèmes associés aux PFA, identification des lacunes dans les données et priorisation des secteurs de préoccupation
Pratiques exemplaires pour la gestion des PFA associés à la mousse AFFF
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• Les PFA sont plus que le SPFO et le PFOA • Sans SPFO (mousses AFFF) ne signifie pas sans PFA et sans
précurseurs du SPFO • L’environnement réglementaire qui encadre les PFA évolue
rapidement • Des pratiques exemplaires ont été établies pour l’échantillonnage
et l’analyse en laboratoire • Les risques associés aux PFA peuvent être gérés efficacement en
connaissant la chimie des PFA et les propriétés de la répartition et du transport dans l’environnement des PFA et ses co-contaminants
• La discipline évolue rapidement
Andrew H. Thalheimer, ing. Dillon Consulting ltée.
Halifax, N.-É. athalheimer@dillon.ca
Indra K. Kalinovich, Ph. D, EIT, C.Chem.
Dillon Consulting ltée. Winnipeg, Man.
ikalinovich@dillon.ca
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